Jurnal Energi Baru & Terbarukan, 2024, Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101
Received : 4 Juni 2024 Accepted : 10 Juni 2024 Published : 31 Juli 2024
Copyright:  ©  2022  by  the  authors. Jurnal  Energi  Baru  dan  Terbarukan (p-ISSN: 2809-5456 and  e- ISSN: 2722-6719 ) published by Master Program of Energy, School of Postgraduate Studies. This article is  an  open  access  article  distributed  under  the  terms  and  condition  of  the Creative  Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0).

## Peningkatan Kecepatan Start up dan Kemurnian Metana Dalam Pengolahan Limbah Organik Cair Menggunakan Rraktor Fixed Terimobilisasi Karbon Aktif
Elli Prastyo 1 , Ninin Asminah 1 , Yully Mulyani 1
1 Institut Teknologi Petroleum Balongan, Indonesia;
Email  : Elli.prastyo@agmail.com(E.P), nininasminah@yahoo.com(N.A), yullymulyani@gmail.com(Y.M);
Abstrak  :  Biofuel  generasi  kedua  masih  menjadi  pilihan  dalam  mengembangkan  energi  baru terbarukan  dan  mampu  mengatasi  permasalahan  lingkungan  dari  kegiatan  industri.  Biofuel  yang diproduksi  oleh  reactor  anaerobic  termodifikasi  media  immobilisasi  mampu  menghasilkan  biogas dengan tingkat produksi dan kemurnian metana yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui  pengaruh  penggunaan  media  immobilisasi  berupa  karbon  aktif  dalam  menghasilkan biogas dari limbah cair industry tahu. Variabel tetap dalam penelitian ini adalah penggunaan media immobilisasi  karbon  aktif  20  gr,  30  gr,  dan  50  gr.  Analisis  berupa  COD,  VFA,  volume  biogas,  dan kandungan  metana  diujikan  untuk  mengetahui  kualitas  dan  kuantitas  dari  produk  yang  dihasilkan. Penelitian  menggunakan  reactor  fixed  dengan  volume  kerja  2  liter  dengan  perbandingan  inoculum dan feed adalah 1:1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penguraian COD tertinggi sebesar 65,40% dengan penggunaan media immobilisasi 20 gr. Penggunaan karbon  aktif 20 gr menghasilkan biogas tertinggi  dengan  puncak  di  hari  ke-5  sebesar  65,449  mL  dengan  kemurnian  metana  sebesar  55,18% dengan  waktu  start  up  10  hari.  Kemurnian  metana  tertinggi  dihasilkan  oleh  penggunaan  media immobilisasi  karobn  aktif  50  gr  sebesar  63,04%  dengan  laju  produksi  gas  tertinggi  terjadi  hari  ke-5 sebesar 36,1017 mL dengan waktu start up 8 hari.

## Kata Kunci : biogas, imobilisasi, karbon aktif, reaktor, start up
Abstract : Biofuels from the second generation are still an option in developing new renewable energy and  are  able  to  overcome  environmental  problems  from  industrial  activities.  Biofuels  produced  by modified  anaerobic  reactors  immobilization  media  are  able  to  produce  biogas  with  high  levels  of methane  production  and  purity.  The  purpose  of  this  study  is  to  determine  the  effect  of  using immobilization media in the form of activated carbon in producing biogas from tofu industry liquid waste. The fixed variable in this study was the use of activated carbon immobilization media of 20 gr,
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
30 gr, and 50 gr. Analysis in the form of COD, VFA, biogas volume, and methane content was tested to determine the quality and quantity of the products produced. The results showed that the highest COD  decomposition  was  65.40%  with  the  use  of  20  gr  immobilization  media.  The  use  of  20  gr activated carbon produces the highest biogas with a peak on day 5 of 65.449 mL with methane purity of 55.18% with a start-up time of 10 days. The highest methane purity was produced by the use of 50 gr  active karobn  immobilization  media  of  63.04%  with  the  highest  gas  production  rate occurring  on the 5th day of 36.1017 mL with a start-up time of 8 days.

## Keywords : biogas, immobilization, activated carbon, reactor, start up

## 1. Pendahuluan
Industri tahu merupakan salah satu industry olahan kedelai yang terletak didesa bungkul timur kecamatan Indramayu Kabupaten Indramayu. Industri tahu mempunyai kapasitas produksi sebesar 64000 ton/tahun. Industri tahu mempunyai  potensi besar apabila dilihat dari kapasitas produksinya, hanya  saja  air  limbah  hasil  dari  proses  produksi  belum  dimanfaatkan  secara  optimal.  Air  limbah tersebut berasal dari proses pencucian kedelai, perendaman dan pemasakan.
Limbah  cair  tahu  mengandung  bahan  organik  tinggi  dengan  kadar  Biological  Oxygen  Demand (BOD) sebanyak 8.852 mg/L serta Chemical Oxygen Demand (COD) sebanyak 29.700 mg/L yang cukup tinggi  pula,  jika  langsung  dibuang  ke  air  akan  menurunkan  daya  dukung  lingkungan.  Sehingga industri tahu memerlukan suatu pengolahan limbah yang bertujuan untuk mengurangi resiko beban pencemaran yang ada (Nisrina & Andarani, 2018). Selain itu, limbah cair tahu mempunyai komposisi air  sebesar  99,9%  dan  sisanya  partikel  padat  terlarut  (dissolved  oxygen)  dan  tidak  terlarut  (suspended solid) sebesar 0,1%. Zat organic yang berasal dari partikel padat yang terkandung sekitar (±70%) dan sisanya zat anorganik (±30%). Zat-zat organik lainnya terdiri dari 1% karbohidrat (terutama stachyose dan sukrosa), 0,4% mineral, 0,1-0,8% protein serta 0,4-1,0% lemak (Chua & Liu, 2019).
Kandungan  senyawa  organic  yang  bernilai  tinggi  pada  limbah  cair  tahu  berpotensi  untuk menghasilkan  biogas  dengan  menggunakan  proses  anaerob  (Faizal  et  al,2016,  n.d.).  Kendala  umum pada  peruraian  anaerobik  adalah  pertumbuhan  mikroorganisme  yang  lambat,  sehingga  jika menggunakan  reaktor  anaerobik  konvensional  dengan  volume  besar  membuat  pengolahan  tidak ekonomis.  Lebih  lanjut,  untuk  aliran  limbah  cair  dengan  pada  kecepatan  tinggi,  reaktor  anaerobik belum  mampu  mencegah  fenomena  wash  out,  yaitu  populasi  bakteri  terbawa  keluar  bersama  outlet reactor.
Proses  penguraian  Anaerob  membutuhkan  mikroorganisme  untuk  mempercepat  optimalisasi produksi  biogas  dan  mengurangi  potensi  terjadi  wash  out  mikroorganisme.  Immobilisasi mikroorganisme salah satu upaya perlindungan terhadap mikroorganisme serta memberikan tempat yang kondusif untuk tumbuh dan berkembang dengan menempel pada media immobilisasi (Chusna et  al.,  2020).  Penambahan  media  imobilisasi  tempat  lekat  tumbuh  mikroorganisme  membentuk biofilm dapat menghindari wash-out, meningkatkan densitas sel mikroorganisme dan konsentrasi sel yang  secara  langsung  memberikan  efek  yang  baik  terhadap  aktivitasnya  (Montalvo  et  al.,  2012; Mshandete et al., 2008). Media lekat tumbuh yang dapat digunakan salah satunya ialah karbon aktif. Karbon  aktif  mempunyai  kemampuan  untuk  mengadsorbsi  logam  berat  dan  zat  toksik  yang terkandung  pada  subtrat  salah  satunya  amonia.  Karbon  aktif  juga  mampu  menjaga  C/N  rasio  pada
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
reactor  karena  dapat  menyerap  Total  ammonia  nitron  (TAN)  yang  terkandung  pada  substrat, sehingga diharapkan mampu meningkatkan kinerja mikroorganisme. Keberadaan kation Na + , Ca 2+ dan Mg 2+ dalam struktur kristalnya dan sifat adsorbsi logam dapat meningkatkan kinerja proses anaerob dengan meningkatkan stabilitas mikroba (Montalvo et al., 2012).
Penggunaan  media  immobilisasi  lumpur  PDAM  pada  proses  penguraian  anaerobic  sampah organic pasar mampu memberikan peningkatan produksi metana pada biogas sebesar 50%, mampu menurunkan  total  volatile  solid,  dan  menjaga  kestabilan  pH  reactor  (Rakasiswi  et  al.,  2020). Penggunaan  media  immobilisasi  menggunakan  limbah  cangkang  kelapa  sawit  dalam  mengolah limbah  organic  mampu  mempercepat  proses  start  up,  persen  removal  COD  dan  meningkatkan produksi biogas (Lingkungan et al., 2019).
Penelitian  yang  dilakukaan  bertujuan  secara  kolektif  menyajikan  data  kuantitatif  mengenai penguraian  anaerobic  limbah  cair  industry  tahu  melalui  variable  penggunaan  media  immobilisasi karbon  aktif.  Penelitian  mengenai  penggunaan  media  immobilisasi  jarang  membahas  mengenai variable  optimal  berat  media  terhadap  kecepatan  start  up  reactor,  kecepatan  produksi  biogas,  dan pengaruhnya  terhadap  konsentrasi  metana  pada  biogas.  Reaktor  tipe  fixed  menggunakan  media immobilisasi berupa karbon aktif dalam melakukan pengolahan limbah cair industry tahu merupakan sesuatu yang terbaru dalam penelitian ini untuk dapat dilakukan pengembangan kedepan mengenai proses produksi biogas.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  laboratorium  mikrobiologi  Program  Studi  Teknik  Kimia  Institut Teknologi  Petroleum  Balongan  pada  bulan  Januari  2023  sampai  Juni  2023.  Observasi  lapangan dilakukan untuk menentukan lokasi pengambilan bahan penelitian berupa limbah cair industry tahu dan  effluent  digester  aktif  serta  mengetahui  keadaan  lapangan.  Penelitian  ini  dilakukan  secara eksperimental berdasarkan data percobaan skala laboratorium. Studi komparatif secara kualitatif dan kuantitatif dilakukan untuk menentukan tahapan percobaan dan hasil penelitian yang diperoleh.

## Bahan dan Alat

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  bahan  baku  utama  dan  bahan  baku pendukung,  serta  bahan  untuk  analisis  parameter  penelitian.  Bahan  utama  dalam  penelitian  ini adalah  limbah  cair  industry  tahu  diperoleh  dari  Desa  Bojong,  Kecamatan  Pekandangan,  Kabupaten Indramayu. Limbah cair tahu digunkaan  sebagai  substrat dalam reaktor anaerobik dan karbon aktif sebagai  media  imobilisasi  mikroorganisme.  Limbah  cair  industry  tahu  yang  digunakan  sebagai substrat  memiliki  nilai  sCOD  pada  kisaran  220  -  250  mg/L  dan  pH  6,0  –  6,5.  Media  imobilisasi memiliki  struktur  serbuk  dengan  ukuran  150  mesh  yang  sudah  teraktivasi.  Effluent  digester  aktif diperoleh  dari  peternak  sapi  yang  memproduksi  biogas  secara  mandiri  di  Desa  Sudimampir  Lor, Kecamatan Balongan, Kabupaten Indramayu.
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
Alat  penelitian  dikategorikan  menjadi  2  yaitu  alat  proses  berupa  serangkaian  reactor  fixed  bed dan  alat  glass  wear  untuk  kegiatan  analisis.  Skema  alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terdiri dari 6 komponen dirangkai menjadi satu kesatuan yang ditampilkan pada gambar 1.

## Gambar 1. Skema Rangkaian Alat Penelitian
Reaktor  fixed  (3)  dengan  volume  2000  mL  digunakan  untuk  proses  penguraian  anaerobic. Gasmeter  (5)  dari  akrilik  dengan  tinggi  50  cm  dan  diameter  10  cm  digunakan  untuk  mengukur produksi  biogas.  Larutan  barrier  digunakan  yang  ditaruh  pada  nampah  (2)  yang  berfungsi  untuk mencegah  biogas  terdifusi  ke  dalam  air.  Rubber  bulb  (6)  digunakan  untuk  menaikkan  level  larutan barrier pada gasmeter dan selang polymer yang saling menyambung antara reactor dan gasmeter.
Set glasswear digunakan dalam penelitian untuk melakukan proses analisis yang berupa 150 mL, Gelas  Beaker  2000  mL, Gelas Ukur  250 mL,  Neraca  Digital,  Penggaris,  pH Meter Digital, Pipet Tetes, syringe 5µL Hamilton, botol sampel gas.

## Tahapan Penelitian

## Persiapan bahan
Inokulum  diambil  dari  effluent  digester  aktif  yang  berasal  dari  Desa  Sudimampir  Lor,  Blok Kayen,  Kecamatan  Balongan,  Kabupaten  Indramayu.  Inokulum  dari  Effluent  digester  aktif  yang diperoleh  diperas  untuk  mendapatkan  larutan  inoculum  yang  bebas  dari  padatan.  Inokulum kemudian  dilakukan  pengujian  fisik  dan  kimia  yang  ditampilkan  pada  tabel  1.  Larutan  inoculum kemudian  dicampur  dengan  limbah  cair  industry  tahu  dengan  perbandingan  1:1  v/v.  Campuran kemudian dlakukan pengukuran pH dan ditambahkan larutan NaOH 0,1 N untuk mendapatkan pH 7.
Tabel 1.
Karakteristik Inokulum Desa Sudimampir Lor Keterangan Nilai pH 6,8 TS (mg/L) 26.125,118 VS (mg/L) 15.611,380 VFA (mg/L) 392,520 sCOD (mg/L) 1610
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090

## Pembuatan Larutan Barrier
Larutan  barrier atau larutan yang  berisi  air garam 75% jenuh  dengan  nilai  pH 2, yang  memiliki kemampuan menjaga kestabilan biogas pada gasmeter. Larutan barrier dibuat dengan mencampurkan aquadest dengan garam sampai jenuh. Larutan garam yang telah jenuh kemudian dtambahkan asam asetat glacial sampai pH larutan menjadi 2.

## Persiapan Reaktor
Reaktor dengan volume 2000 mL dirangkai sesuai dengan gambar 1 yang disambungkan dengan gasmeter.  Reaktor  dilakukan  flushing  menggunakan  gas  N2  untuk  menghilangkan  udara  sebelum dilakukan proses penguraian anaerobik. Reaktor yang telah terangkai kemudian dilakukan pengujian kebocoran untuk menghindari udara masuk ke reactor selama proses berlangsung.

## Variabel Penelitian
Variabel  tetap  dalam  penelitian  ini  adalah  rasio  antara  influent  digester  aktif  dan  limbah  cair ampas tahu 1:1 v/v. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah jumlah penggunaan media immobilisasi karbon aktif 20 gr, 30 gr, dan 50 gr dengan reaktor kontrol sebagai pembanding.

## Metoda  Analisa

## Analisa volume gas
Analisis  volume  biogas  yang  dihasilkan  menggunakan  high  gasmeter  yaitu  merupakan  silinder dari  akrilik  dengan  tinggi  50  cm  dan  diameter  10  cm  yang  Sebagian  terendam  pada  larutan  barrier. Melakukan  pengecekan  secara  rutin  penurunan  gasmeter  dan  Pengecekan  rutin  penurunan  larutan barrier.  Gas  dialirkan  ke  kolom  melalui  katup  atas  yang  terhubung  langsung  ke  digester.  Gas  yang masuk ke dalam kolom high gasometer ini akan menggantikan barrier solution ke dalam wadah. Untuk menghitung volume biogas yang dihasilkan digunakan Persamaan berikut (Walker et al., 2009). 𝑉 𝑔𝑎𝑠 = 𝑇 𝑠𝑡𝑝 𝐴 𝑇 𝑎𝑡𝑚 𝑃 𝑠𝑡𝑝 ((𝑃 𝑎𝑡𝑚 − 𝑃 𝐻2𝑂 (𝑇 𝑎𝑡𝑚 ) − 𝜌 𝑏 𝑔(ℎ 𝑡2 − ℎ 𝑐2 ))ℎ 𝑐2 − (𝑃 𝑎𝑡𝑚 − 𝑃 𝐻2𝑂 (𝑇 𝑎𝑡𝑚 ) − 𝜌 𝑏 𝑔(ℎ 𝑡1 − ℎ 𝑐1 ))ℎ 𝑐1 )
(1)
Keterangan :
Vgas = Volume gas (m³) A = Kolom area penampang gasmeter (m²) Tstp = Suhu pada keadaan standar (K) Tatm   = Suhu atmosfer (K) Pstp = Tekanan pada keadaan standar (Pa)
Patm   = Tekanan atmosfer (Pa)
PH 2 O  = Tekanan air (mmHg)
ρb = Massa jenis air (kg/m³)
g = Percepatan gravitasi (m/s²)
h_c1 = Tinggi kolom 1 (m)
h_c2 = Tinggi kolom 2 (m)
h_t1 = Tinggi tangki bak 1 (m)
h_t2 = Tinggi tangki bak 2 (m)
Analisis VFA dan COD
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
Analisis VFA dilakukan di laboratorium Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian  Universitas  Gadjah  Mada  dengan  3  parameter  uji  yaitu  asam  asetat,  asam  propinoat,  dan asam butirat. Analisis COD dilakukan di laboratorium Dinas Lingkungan Hidup Kota Cirebon.

## Analisis Kandungan Metana
Sampel  gas  diambil  menggunakan  syringe  volume  5µL  merek  Hamilton  yang  diinjeksikan  ke tabung  sampel  khusus  gas.  Sampel  dilakukan  analisis  GC-MS  di  laboratorium  terpadu  Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia.

## Gambar 2. Skema Alur Penelitian

## 3. Hasil Penelitian dan Pembahasan
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  penggunaan  media  immobilisasi  berupa karbon  aktif  dalam  pengolahan  limbah  cair  industry  tahu  di  Desa  Bojong,  Kabupaten  Indramayu. Reaktor  fixed  bed  digunakan  dengan  pengoperasian  secara  batch.  Analisis  COD  influent  –  effluent, VFA, dan volume biogas digunakan untuk mengetahui kinerja dari reactor fixed bed dalam mengolah limbah cair industri tahu.

## 3.1. Pengaruh Berat Media Imobilisasi Terhadap Produksi Biogas
Ampas  tahu  mengandung  protein,  karbohidrat,  dan  lemak  yang  dapat  dikonversi  menjadi biogas  oleh  bakteri  metanogenesis.  Bakteri  metanogenik  berfungsi  untuk  mengkonversi  Volatile  Faty Acid  (VFA)  menjadi  biogas.  Bakteri  metanogen  mengkonsumsi  VFA  yang  dihasilkan  oleh  bakteri asiodigen  untuk  menghasilkan  biogas.  Pertumbuhan  yang baik  untuk  bakteri  metanogenik  adalah
Persiapan Peralatan Persiapan Bahan Larutan Barrier Variabel Penelitian Berat Karbon Aktif (20, 30, 50 gr) Start Up Analisis Data COD, VFA, CH4, Volume biogas Mulai Selesa i Persiapan Reaktor Batch tipe Fixed Bed
Starter effluent Digester Kotoran Sapi Limbah Cair Tahu
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
pada suhu 30 o C dan pH 7-8 (Solera et al., n.d.). Berikut ditampilkan tabel produksi biogas berdasarkan variable penggunaan media immobilisasi.
Tabel 2. Profil Produksi Biogas Media Karbon Aktif Hari ke- Kontrol (mL) 20 gr (mL) 30 gr (mL) 50 gr (mL) 1 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 2 0,0000 23,1110  0,0000 1,6490 3 0,0000 6,6170 0,0000 18,6490 4 0,8700 51,657 0,0000 22,9122 5 25,2278  65,449 0,0000 36,1017 6 39,4290  47,357 0,0000 11,7813 7 16,5150  47,644 0,0000 3,7715 8 3,8410 7,4120 0,0000 3,0520 9 6,2022 6,8910 0,0000 0,0000 10 2,4410 8,5450 0,0000 0,0000 11 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
Tabel 2 menunjukkan bahwa penggunaan media immobilisasi berupa karbon aktif berpengaruh signifikan untuk variable 20 gr jika dibandingkan dengan reactor control tanpa media. Berat media 20 gr  menghasilkan  volume  gas  tertinggi  pada  hari  ke-5  yaitu  65,449  mL  dan  produksi  gas  menurun pada  hari  ke-8  dengan  akumulasi  volume  gas  sebesar  260,683  mL.  Berat  media  30  gr  menunjukkan tidak  menghasilkan  produksi  gas  selama  11  hari  kerja.  Sementara  itu,  untuk  berat  media  50  gr memproduksi gas pada hari ke-2 yaitu 1,64918 mL dan produksi gas menurun di  hari ke-4, dengan akumulasi volume gas sebesar 3,2987 mL.
Waktu  start  up  terbaik  hingga  reactor  mencapai  keadaan  steady  state  ketika  penggunaan  media immobilisasi  50  gr  dimana  reactor  sudah  mencapai  keadaan  steady  ketika  hari  ke-8,  sedangkan penggunaan media  immobilisasi 20 gr mencapai kondisi  steady di hari ke-10. Hal  ini  sesuai dengan penelitian (Halim et al., 2017) dimana media immobilisasi berupa zeolite alam yang ditambahkan ke reactor fixed dapat meningkatkan kecepatan start up reactor di hari ke-10 dibanding dengan reactor kontrol yang mencapai kondisi steady di hari ke-14.
Penggunaan  media  immobilisasi  pada  reactor  fixed  bed  menunjukkan  lebih  baik  untuk kecepatan  produksi  gas  dimana  reactor  control  menghasilkan  biogas  pada  hari  ke  4,  sementara penggunaan media immobilisasi 20 dan 50 gr telah menghasilkan biogas pada hari ke-2. Penggunaan media immobilisasi mampu meningkatkan laju pertumbuhan mikroorganisme, selain ini juga terjadi peningkatan laju pembentukan senyawa metana hingga lebih dari 50% (Budianto & Sudjarwo, 2017).
Penggunaan  media  imobilisasi  20  gr  dan  50  gr  menunjukkan  terdapat  produksi  gas  pada  hari kedua  yang  menandakan  adanya  aktivitas  bakteri  dalam  menguraikan  dan  mengubah  substrat organik  yang  ada  di  bahan  baku  menjadi  gas.  Proses  anaerobik  berlangsung  melalui  tahap  proses hidrolisis  dan  tahap  pembentukan  gas  metan.  sehingga  menghasilkan  biogas  dan  terus  bertambah setiap hari selama bakteri pengurai terus bertumbuh dan beraktivitas (Sanjaya & Haryanto, n.d.). Titik tertinggi  produksi  gas  pada  terjadi  hari  kelima,  setelah  itu  mengalami  penurunan  produksi  gas sampai akhirnya di hari kesebelas tidak ada gas yang dihasilkan dikarenakan aktivitas bakteri yang menurun  akibat  nutrisi  yang  tersedia  sudah  berkurang  sehingga  gas  yang  dihasilkan  menurun  dan
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
cenderung  steady.  Bakteri  metanogenik  membutuhkan  waktu  setidaknya  5  hari  untuk  bekerja optimal. Jika produksi biogas terhenti, hal ini dapat disimpulkan bahwa sudah tidak ada substrat lagi untuk  bakteri  metanogenik,  sehingga  perlu  segera  dilakukan  perubahan  kondisi  operasi  dari  fase batch  menuju  kontinu  untuk  menghindari  fenomena  lisis  (pecahnya  sel  dan  keluarnya  cairan  sel) akibat kematian mikroorganisme (D. & Grilc, 2012).
Penggunaan  media  immobilisasi  30  gr  menunjukkan  tidak  adanya  produksi  biogas.  Hal  ini kemungkinan  terjadinya  fenomena  shock  loading  karena  beban  organik  yang  tinggi  ketika  dilakukan start  up  pada  variable  30  gr.  Fenomena  shock  loading  ini  diperkuat  dengan  data  yang  ditunjukkan oleh tabel 3 dimana nilai COD influent penggunaan media 30 gr lebih tinggi dibanding variable lain. Lebih  lanjut,  penggunaan  jumlah  media  yang  lebih  banyak  mampu  mengadsorpsi  senyawa  organic dan  gas  yang  dihasilkan  dari  metabolisme  bakteri  metanogen.  Sebagaimana  dinyatakan  pada penelitian  (Handika,  2017,  n.d.)  karbon  aktif  mempunyai  sifat  sebagai  adsorben.  Karbon  aktif  dapat mengadsorpsi  gas  dan  senyawa-senyawa  kimia  tertentu  atau  sifat  adsorpsinya  selektif,  tergantung pada  besar  atau  volume  pori-pori  dan  luas  permukaan.  Produksi  biogas  total  meningkat  dengan bertambahnya  dosis  karbon  aktif  sampai  3,0  gr/L  bahan  isian,  sementara  pada  dosis  4,5  dan  6  gr/L bahan  isian  produksi  gas  menurun.  Penambahan  karbon  aktif  ini  berpengaruh  terhadap pembentukan asam diantaranya asam asetat yang akan membentuk gas CO 2 , metan dan gas lainnya (Srihartini, 2016, n.d.).
3.2. Pengaruh Berat Media Terhadap Penurunan Chemical Oxygen Demand (COD)
Kinerja peruraian substrat oleh bakteri dapat dilihat dari seberapa besar penurunan sCOD oleh bakteri  anaerobic.  Tabel  berikut  menunjukkan  kinerja  reactor  fixed  bed  dalam  menguraikan  limbah cair industry tahu berdasarkan variable penggunaan berat media immobilisasi.
Tabel 3.
Profil COD Removal Terhadap Penggunaan Media Imobilisasi
Variabel COD input (mg/L) COD output (mg/L) Persen Removal (%) Kontrol 218 106 51,38% Karbon Aktif 20 gr 211 73 65,40% Karbon Aktif 30 gr 234 510 -117,95% Karbon Aktif 50 gr 222 94 57,66%
Tabel 3 menunjukkan bahwa nilai COD mengalami penurunan dari 211 mg/L menjadi 73 mg/L dengan persen removal 65,40% pada penggunaan media immobilisasi 20 gr. Hal berbeda terjadi ketika reactor menggunakan media immobilisasi 30 gr karbon aktif dimana nilai COD mengalami kenaikan dari 234 mg/L menjadi 510 mg/L dengan persen removal -117,95%. Sementara itu, pada berat media 50 gr mengalami penurunan, dari 222 mg/L menjadi 94 mg/L dengan persen removal 57,66%.
Adanya  penurunan  nilai  COD  effluent  pada  penggunaan  media  immobilisasi  20  gr  dan  50  gr mengindikasikan bahwa mikroorganisme mampu beradaptasi dan berkembang biak secara baik pada reactor. Hal ini sejalan dengan data yang ditampilkan pada tabel 1 dimana untuk penggunaan media
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
immobilisasi 20 gr dan 50 gr menunjukkan adanya produksi biogas. Lebih lanjut, nilai persen removal mengindikasikan  adanya  aktivitas  bakteri  di  dalam  pengolahan  yang  berfungsi  mempercepat perombakan  bahan  organic  (Chan,  2016).  Semakin  besar  removal  COD,  mengindikasikan  bahan organik  yang  terdegradasi  menjadi  asam-asam  organik  rantai  pendek  (VFA)  juga  semakin  besar. Asam-asam  organik  rantai  pendeik  inilah  yang  kemudian  terkonversi  menjadi  gas  metana,  artinya jika reduksi.
Penggunaan media immobilisasi 30 gr menunjukkan adanya kenaikan COD effluent yang mana hal ini diduga mikroorganisme di dalam reaktor mengalami fase kematian karena adanya fenomena shock  loading.  Fenomena  shock  loading  dapat  disebabkan  karena  beban  organic  yang  dirasa  terlalu tinggi. Hal ini sesuai dengan data analisis COD  dimana pada penggunaan media immobilisasi 30 gr nilai COD influent memiliki nilai tertinggi dibandingkan dengan variable lain. Shock loading memiliki pengaruh  terhadap  kematian  mikroorganisme  dan  kenaikan  COD.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena peningkatan  beban  organik  menimbulkan  peningkatan  kandungan  atau  senyawa-senyawa  organik yang  terukur  sebagai  COD  (Ahmad  &  Atikalidia,  n.d.).Beban  kejut  atau  shock  loading  secara  hidrolis diakibatkan oleh kenaikan laju alir air limbah secara tiba-tiba. Kondisi tersebut akan mengakibatkan penurunan efisiensi pengolahan, produksi metana dan recovery dari mikroorganisme yang mana jika mikroorganisme tersebut tidak dapat beradaptasi maka akan mengalami kematian dan menyebabkan peningkatan COD effluent (Budiastuti et al., n.d.).

## 3.3. Pengaruh Media Imobilisasi Terhadap Produksi VFA
VFA  merupakan  hasil  biokonversi  senyawa  organic  polimer  menjadi  senyawa  monomer  yang lebih  sederhana  yang  dilakukan  oleh  bakteri  asidogenesis  (Soetopo,  2011).  VFA  menjadi  salah  satu parameter  yang  menunjukkan  keberhasilan  proses  penguraian  secara  anaerobic.  Nilai  VFA  menjadi indikator  penting  untuk  melihat  aktivitas  mikroorganisme  khususnya  bakteri  metanogen  dalam menguraikan  VFA  menjadi  biogas.  Tabel  4  menyajikan  hasil  uji  VFA  pada  penelitian  yang  telah dilakukan.

## Tabel 4.

## Profil Produksi VFA
Keterangan Jenis VFA (mmol) Asam asetat Asam propinoat Asam butirat Sampel 50 gr karbon aktif influent 1.36 1.32 1.18 Sampel 50 gr carbon aktif effluent 1.08 1.49 1.21 Sampel 30 gr karbon aktif influent 1.06 1.22 0.76 Sampel 30 gr karbon aktif effluent 1.78 1.96 0.84 Sampel 20 gr karbon aktif influent 2.55 1.82 1.12 Sampel 20 gr karbon aktif effluent 0.22 0.03 0.06 Sampel kontrol influent 1.88 1.60 1.12 Sampel kontrol effluent 0.62 0.14 0.10
Asam asetat, asam propinoat, dan asam butirat merupakan asam lemak rantai pendek hasil dari penguraian  bakteri  asidogenesis.  Asam  lemak  rantai  pendek  in  yang  kemudian  dimanfaatkan  oleh bakteri  metanogen  untuk  bermetabolisme  dan  menghasilkan  biogas.  Tabel  4  menunjukkan  bahwa terjadi  penurunan  nilai  VFA  effluent  terhadap  influent  pada  penggunaan  media  immobilisasi  50  gr dan  20  gr.  Hal  yang  berbeda  ditunjukkan  oleh  penggunaan  media  immobilisasi  30  gr  dimana  nilai
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
VFA  effluent  untuk  semua  jenis  senyawa  mengalami  kenaikan.  Kenaikan  nilai  VFA  sesuai  dengan data yang ditampilkan pada tabel 2 dan tabel 4 dimana penggunaan media immobilisasi 30 gr tidak menghasilkan biogas dan memiliki %removal COD yang negatif. Tidak terdapatnya produksi biogas mengindikasikan  tidak  adanya  proses  metabolisme  bakteri  metanogen.  Hal  ini  diduga  bakteri metanogen  membutuhkan  jumlah  VFA  minimal  yang  dihasilkan  dari  proses  asidogenesis  untuk bertahan  hidup.  Pendapat  ini  sesuai  dengan  (Prasetyo  et  al.,  2017)yang  menyatakan  bahwa  bakteri metanogen memerlukan batas minimal untuk mampu bertahan hidup yaitu sekitar 400 mg/L.
Mikroorganisme  dan  VFA  merupakan  senyawa  organik  yang  dapat  terbaca  sebagai  COD (Rakasiswi et al., 2020). Nilai VFA effluent yang mengalami kenaikan dibandingkan VFA influent ini juga  terbaca  sebagai  COD  effluent,  sehingga  berdampak  terhadap meningkatnya  nilai  COD  effluent pada  penggunaan  media  immobilisasi  30  gr.  Kenaikan  VFA  effluent  hasil  eksperimen  khususnya penggunaan media immobilisasi 30 gr menunjukkan bahwa bakteri metanogenik masih belum dapat beradaptasi dan tumbuh pada pengoperasian reactor secara batch.
Tabel 5.

## Komposisi Produksi Biogas
Keterangan Komposisi Biogas gas lain CH4 CO2 Sampel 50 gr 63.04 31.08 5.88 Sampel 30 gr 0 0 0 Sampel 20 gr 55.18 38.04 6.78 Kontrol 47.22 44.76 8.02
Tabel  5  merupakan  hasil  analisis  GC-MS  produksi  biogas  pada  setiap  variable  yang  dilakukan pada  penelitian  ini.  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  penggunaan  media  immobilisasi  mampu meningkatkan  konsentrasi  metana  dan  menurunkan  konsentrasi  CO 2 pada  biogas  yang  dihasilkan. Peningkatan  konsentrasi  CH4  tertinggi  terjadi  pada  penggunaan  media  immobilisasi  50  gr  diikuti penggunaan  media  immobilisasi  20gr.  Peningkatan  penggunaan  media  immobilisasi  mampu membentuk konsentrasi metana yang lebih tinggi pada biogas (Widhyasih et al., n.d.).

## 4. Kesimpulan
Penggunaan  media  immobilisasi  pada  reactor  fixed  yang  dioperasikan  secara  batch  mampu meningkatkan  produksi  gas  dan  konsentrasi  metana  dimana  produksi  biogas  tertinggi  terjadi  pada penggunaan media immobilisasi 20 gr sebesar 65,449 L dengan removal COD 65,40% dan konsentrasi CH 4 tertinggi  pada  penggunaan  media  immobilisasi  50  gr  sebesar  63,04%.  Waktu  start  up  reactor terbaik terjadi ketika penggunaan media immobilisasi 50 gr selama 8 hari.
Setiap persamaan selalu gunakan insert TAB sebelum dan setelah persamaan dan diberi nomor urut  dengan  font  Palatino  Linotype  10  pt.  Persamaan  menggunakan  10  pt  untuk  full  size.  Gunakan software  MathType  karena  dapat  digunakan  untuk  mengubah  format  untuk  semua  persamaan  dan mengubah full size dan style yang digunakan. Tidak diperbolehkan mengetik persamaan sebagai teks (khususnya subscript dan superscript seperti x 1 , x 2 , ..., x n ).
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih diberikan kepada LPPM Institut Teknologi Petroleum Balongan (ITPB) yang telah melakukan dukungan berupa bantuan dana penelitian melalui skema hibah penelitian internal. Tidak  lupa  disampaikan  kepada  segenap  dosen  dan  laboran  yang  terlibat  dalam  penelitian  ini sehingga dapat diselesaikan sesuai dengan yang telah direncanakan.

## Daftar Pustaka
Ahmad,  A.,  &  Atikalidia,  M.  (n.d.).  Penyisihan  Chemical  Oxygen  Demand  (COD)  dan  Produksi  Biogas

## Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dengan Bioreaktor Hibrid Anaerob Bermedia Cangkang Sawit.
Budianto,  G.  P.  I.,  &  Sudjarwo,  W.  A.  A.  (2017).  Pengaruh  Penambahan  Vermiculite  Termodifikasi Cu2+  sebagai  Media  Imobilisasi  Bakteri  Anaerob  pada  Produksi  Biogas  terhadap  Parameter Kinetika. Eksergi, 14(2), 18. https://doi.org/10.31315/e.v14i2.2138
Budiastuti, H., Adila, K. P., & Wibowo, T. S. (n.d.). Pembebanan Hidrolis terhadap Produksi Gas Metana dan Bakteri Anaerobik dalam Anaerobic Fixed Bed Reactor.
Chan, A. (2016). PRODUKSI BIOGAS DAN PENYISIHAN COD DARI LIMBAH CAIR TAHU. Jurnal Teknologi Lingkungan Lahan Basah, 4. https://doi.org/10.26418/jtllb.v4i1.13574
Chua, J. Y., & Liu, S.-Q. (2019). Soy whey: More than just wastewater from tofu and soy protein isolate industry. Trends in Food Science & Technology, 91. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.06.016
Chusna, F. M. A., Mellyanawaty, M., & Nofiyanti, E. (2020). Peningkatan Produksi Biogas dari Palm Oil  Mill  Effluent  (POME)  dengan  Fluidisasi  Media  Zeolit  Termodifikasi  pada  Sistem  Batch. Jurnal Rekayasa Proses, 14(1). https://doi.org/10.22146/jrekpros.56133
D.,  G.,  &  Grilc,  V.  (2012).  Anaerobic  Treatment  and  Biogas  Production  from  Organic  Waste.  In Management of Organic Waste. InTech. https://doi.org/10.5772/32756
Faizal et al,2016. (n.d.).
Halim,  L.,  Mellyanawaty,  M.,  Cahyono,  R.  B.,  Sudibyo,  H.,  &  Budhijanto,  W.  (2017).  Anaerobic digestion  of  palm  oil  mill  effluent  with  lampung  natural  zeolite  as  microbe  immobilization medium  and  digested  cow  manure  as  starter.  AIP  Conference  Proceedings,  1840. https://doi.org/10.1063/1.4982333
Handika, 2017. (n.d.).
Lingkungan, P. T., Pengkajian, B., & Teknologi, P. (2019). Pengolahan Palm Oil Mill Effluent (POME) menjadi Biogas dengan Sistem Anaerobik Tipe Fixed Bed tanpa Proses Netralisasi Palm Oil Mill Effluent  (POME)  Treatment  into  Biogas  with  Anaerobic  System  Type  Fixed  Bed  without Neutralization  Process  WIDIATMINI  SIH  WINANTI,  PRASETIYADI,  WIHARJA.  In  Jurnal Teknologi Lingkungan (Vol. 20, Issue 1).
Montalvo,  S.,  Guerrero,  L.,  Borja,  R.,  Sánchez,  E.,  Milán,  Z.,  Cortés,  I.,  &  Angeles  de  la  la  Rubia,  M.
(2012).  Application  of  natural  zeolites  in  anaerobic  digestion  processes:  A  review.  Applied  Clay Science, 58, 125–133. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.clay.2012.01.013
Mshandete,  A.  M.,  Björnsson,  L.,  Kivaisi,  A.  K.,  Rubindamayugi,  M.  S.  T.,  &  Mattiasson,  B.  (2008).
Performance  of  biofilm  carriers  in  anaerobic  digestion  of  sisal  leaf  waste  leachate.  Electronic Journal of Biotechnology, 11(1). https://doi.org/10.2225/vol11-issue1-fulltext-7
Vol. 5, No. 2, pp 90 – 101 doi: 10.14710/jebt.2024.23090
Nisrina,  H.,  &  Andarani,  D.  P.  (2018).  PEMANFAATAN  LIMBAH  TAHU  SKALA  RUMAH  TANGGA
MENJADI  BIOGAS  SEBAGAI  UPAYA  TEKNOLOGI  BERSIH  DI  LABORATORIUM  PUSAT TEKNOLOGI LINGKUNGAN-BPPT. 15(2).
Prasetyo, E., Sudibyo, H., & Budhijanto, W. (2017). Determination of the optimum hydraulic retention time  in  two-stage  anaerobic  fluidized  bed  bioreactor  for  landfill  leachate  treatment.  Journal  of
Engineering and Technological Sciences, 49(3), 388–399.
https://doi.org/10.5614/j.eng.technol.sci.2017.49.3.7
Rakasiswi,  R.  R.,  Diah  Ivontianti,  W.,  &  Sitanggang,  E.  P.  (2020).  MINI  DIGESTER  UNTUK
PENGOLAHAN  LIMBAH  ORGANIK  MENJADI  BIOGAS  DAN  DAMPAK  TERHADAP PENGURANGAN EMISI MINI DIGESTION TO PRODUCE BIOGAS FROM ORGANIC WASTE AND IMPACT ON REDUCING EMISSIONS. In Jurnal Teknologi Lingkungan Lahan Basah (Vol. 08, Issue 1).
Sanjaya,  D.,  &  Haryanto,  A.  (n.d.).  PRODUKSI  BIOGAS  DARI  CAMPURAN  KOTORAN  SAPI DENGAN KOTORAN AYAM BIOGAS PRODUCTION FROM A MIXTURE OF COW MANURE WITH CHICKEN MANURE. In Jurnal Teknik Pertanian LampungVol. 4No (Vol. 2).
Solera, R., Romero, L. I., & Sales, D. (n.d.). The Evolution of Biomass in a Two-phase Anaerobic Treatment Process During Start-up.
Srihartini, 2016. (n.d.).
Walker, M., Zhang, Y., Heaven, S., & Banks, C. (2009). Potential errors in the quantitative evaluation of biogas  production  in  anaerobic  digestion  processes.  Bioresource  Technology,  100(24),  6339–6346. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.07.018
Widhyasih,  K.,  Budhijanto,  W.,  &  Purnomo,  C.  W.  (n.d.).  Prosiding  Seminar  Nasional  Teknik  Kimia “Kejuangan”  Evaluasi  Waktu  Start  Up  pada  Proses  Peruraian  Limbah  Stillage  secara  Anaerobik Menggunakan Reaktor Fluidized Bed Kontinyu dengan Zeolit sebagai Media Imobilisasi.